Linux系统编程

其中数字 1 表示类型为 1 的消息，数字2、3、4 类似。彩色块表示消息数据，它们被挂在对应类型的链表上。

值得注意的是，刚刚说过没有消息类型为 0 的消息，实际上，消息类型为 0 的链表记录了所有消息加入队列的顺序，其中红色箭头表示消息加入的顺序。

无论你是发送还是接收消息，消息的格式都必须按照规范来。简单的说，它一般长成下面这个样子：

所以，只要你保证首4字节(32 位 linux 下的 long)是一个整数就行了。

举个例子：

从上面可以看出，正文部分是什么数据类型都没关系，因为消息队列传递的是 2 进制数据，不一定非得是文本。

msgsnd 函数用于将数据发送到消息队列。如果该函数被信号打断，会设置 errno 为 EINTR。

参数 msqid：ipc 内核对象 id

参数 msgp：消息数据地址

参数 msgsz：消息正文部分的大小（不包含消息类型）

参数 msgflg：可选项

该值为 0：如果消息队列空间不够，msgsnd 会阻塞。

IPC_NOWAIT：直接返回，如果空间不够，会设置 errno 为 EAGIN.

返回值：0 表示成功，-1 失败并设置 errno。

msgrcv 函数从消息队列取出消息后，并将其从消息队列里删除。

参数 msqid：ipc 内核对象 id

参数 msgp：用来接收消息数据地址

参数 msgsz：消息正文部分的大小（不包含消息类型）

参数 msgtyp：指定获取哪种类型的消息

msgtyp = 0：获取消息队列中的第一条消息

msgtyp 0：获取类型为 msgtyp 的第一条消息，除非指定了 msgflg 为MSG_EXCEPT，这表示获取除了 msgtyp 类型以外的第一条消息。

msgtyp 0：获取类型 ≤|msgtyp|≤|msgtyp| 的第一条消息。

参数 msgflg：可选项。

如果为 0 表示没有消息就阻塞。

IPC_NOWAIT：如果指定类型的消息不存在就立即返回，同时设置 errno 为 ENOMSG

MSG_EXCEPT：仅用于 msgtyp 0 的情况。表示获取类型不为 msgtyp 的消息

MSG_NOERROR：如果消息数据正文内容大于 msgsz，就将消息数据截断为 msgsz

程序 msg_send 和 msg_recv 分别用于向消息队列发送数据和接收数据。

msg_send 程序定义了一个结构体 Msg，消息正文部分是结构体 Person。该程序向消息队列发送了 10 条消息。

msg_send.c

程序 msg_send 第一次运行完后，内核中的消息队列大概像下面这样：

msg_recv 程序接收一个参数，表示接收哪种类型的消息。比如./msg_recv 4 表示接收类型为 4 的消息，并打印在屏幕。

先运行 msg_send，再运行 msg_recv。

接收所有消息

接收类型为 4 的消息

获取和设置消息队列的属性

msqid：消息队列标识符

cmd：控制指令

IPC_STAT:获得msgid的消息队列头数据到buf中

IPC_SET：设置消息队列的属性，要设置的属性需先存储在buf中，可设置的属性包括：msg_perm.uid、msg_perm.gid、msg_perm.mode以及msg_qbytes

buf：消息队列管理结构体。

返回值：

成功：0

出错：-1，错误原因存于error中

EACCESS：参数cmd为IPC_STAT，确无权限读取该消息队列

EFAULT：参数buf指向无效的内存地址

EIDRM：标识符为msqid的消息队列已被删除

EINVAL：无效的参数cmd或msqid

EPERM：参数cmd为IPC_SET或IPC_RMID，却无足够的权限执行

if((msgid=msgget(IPC_PRIVATE,0666))==-1)

{

printf("error111")

exit(0)

}

放到fork()函数之前就可以了。

创建消息队列需要在fork()之前，因为fork()产生的是两个进程，他们的资源是相互独立的。

fork()之后创建的消息队列，另一个进程不能识别。

一.低级通信--信号通信

signal.c

#include

#include

#include

/*捕捉到信号sig之后，执行预先预定的动作函数*/

void sig_alarm(int sig)

{

printf("---the signal received is %d. /n", sig)

signal(SIGINT, SIG_DFL)//SIGINT终端中断信号，SIG_DFL：恢复默认行为，SIN_IGN：忽略信号

}

int main()

{

signal(SIGINT, sig_alarm)//捕捉终端中断信号

while(1)

{

printf("waiting here!/n")

sleep(1)

}

return 0

}

二.管道通信

pipe.c

#include

#define BUFFER_SIZE 30

int main()

{

int x

int fd[2]

char buf[BUFFER_SIZE]

char s[BUFFER_SIZE]

pipe(fd)//创建管道

while((x=fork())==-1)//创建管道失败时，进入循环

/*进入子进程，子进程向管道中写入一个字符串*/

if(x==0)

{

sprintf(buf,"This is an example of pipe!/n")

write(fd[1],buf,BUFFER_SIZE)

exit(0)

}

/*进入父进程，父进程从管道的另一端读出刚才写入的字符串*/

else

{

wait(0)//等待子进程结束

read(fd[0],s,BUFFER_SIZE)//读出字符串，并将其储存在char s[]中

printf("%s",s)//打印字符串

}

return 0

}

三.进程间通信——IPC

①信号量通信

sem.c

#include

#include

#include

#include types.h

#include ipc.h

#include sem.h

/*联合体变量*/

union semun

{

int val//信号量初始值

struct semid_ds *buf

unsigned short int *array

struct seminfo *__buf

}

/*函数声明，信号量定义*/

static int set_semvalue(void)//设置信号量

static void del_semvalue(void)//删除信号量

static int semaphore_p(void)//执行P操作

static int semaphore_v(void)//执行V操作

static int sem_id//信号量标识符

int main(int argc, char *argv[])

{

int i

int pause_time

char op_char = 'O'

srand((unsigned int)getpid())

sem_id = semget((key_t)1234, 1, 0666 | IPC_CREAT)//创建一个信号量,IPC_CREAT表示创建一个新的信号量

/*如果有参数，设置信号量，修改字符*/

if (argc 1)

{

if (!set_semvalue())

{

fprintf(stderr, "Failed to initialize semaphore/n")

exit(EXIT_FAILURE)

}

op_char = 'X'

sleep(5)

}

for(i = 0i 10i++)

{

/*执行P操作*/

if (!semaphore_p())

exit(EXIT_FAILURE)

printf("%c", op_char)

fflush(stdout)

pause_time = rand() % 3

sleep(pause_time)

printf("%c", op_char)

fflush(stdout)

/*执行V操作*/

if (!semaphore_v())

exit(EXIT_FAILURE)

pause_time = rand() % 2

sleep(pause_time)

}

printf("/n%d - finished/n", getpid())

if (argc 1)

{

sleep(10)

del_semvalue()//删除信号量

}

exit(EXIT_SUCCESS)

}

/*设置信号量*/

static int set_semvalue(void)

{

union semun sem_union

sem_union.val = 1

if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) == -1)

return(0)

return(1)

}

/*删除信号量*/

static void del_semvalue(void)

{

union semun sem_union

if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID, sem_union) == -1)

fprintf(stderr, "Failed to delete semaphore/n")

}

/*执行P操作*/

static int semaphore_p(void)

{

struct sembuf sem_b

sem_b.sem_num = 0

sem_b.sem_op = -1/* P() */

sem_b.sem_flg = SEM_UNDO

if (semop(sem_id, sem_b, 1) == -1)

{

fprintf(stderr, "semaphore_p failed/n")

return(0)

}

return(1)

}

/*执行V操作*/

static int semaphore_v(void)

{

struct sembuf sem_b

sem_b.sem_num = 0

sem_b.sem_op = 1/* V() */

sem_b.sem_flg = SEM_UNDO

if (semop(sem_id, sem_b, 1) == -1)

{

fprintf(stderr, "semaphore_v failed/n")

return(0)

}

return(1)

}

②消息队列通信

send.c

#include

#include

#include

#include

#include

#include types.h

#include ipc.h

#include msg.h

#define MAX_TEXT 512

/*用于消息收发的结构体--my_msg_type：消息类型，some_text：消息正文*/

struct my_msg_st

{

long int my_msg_type

char some_text[MAX_TEXT]

}

int main()

{

int running = 1//程序运行标识符

struct my_msg_st some_data

int msgid//消息队列标识符

char buffer[BUFSIZ]

/*创建与接受者相同的消息队列*/

msgid = msgget((key_t)1234, 0666 | IPC_CREAT)

if (msgid == -1)

{

fprintf(stderr, "msgget failed with error: %d/n", errno)

exit(EXIT_FAILURE)

}

/*向消息队列中发送消息*/

while(running)

{

printf("Enter some text: ")

fgets(buffer, BUFSIZ, stdin)

some_data.my_msg_type = 1

strcpy(some_data.some_text, buffer)

if (msgsnd(msgid, (void *)some_data, MAX_TEXT, 0) == -1)

{

fprintf(stderr, "msgsnd failed/n")

exit(EXIT_FAILURE)

}

if (strncmp(buffer, "end", 3) == 0)

{

running = 0

}

}

exit(EXIT_SUCCESS)

}

receive.c

#include

#include

#include

#include

#include

#include types.h

#include ipc.h

#include msg.h

/*用于消息收发的结构体--my_msg_type：消息类型，some_text：消息正文*/

struct my_msg_st

{

long int my_msg_type

char some_text[BUFSIZ]

}

int main()

{

int running = 1//程序运行标识符

int msgid//消息队列标识符

struct my_msg_st some_data

long int msg_to_receive = 0//接收消息的类型--0表示msgid队列上的第一个消息

/*创建消息队列*/

msgid = msgget((key_t)1234, 0666 | IPC_CREAT)

if (msgid == -1)

{

fprintf(stderr, "msgget failed with error: %d/n", errno)

exit(EXIT_FAILURE)

}

/*接收消息*/

while(running)

{

if (msgrcv(msgid, (void *)some_data, BUFSIZ,msg_to_receive, 0) == -1)

{

fprintf(stderr, "msgrcv failed with error: %d/n", errno)

exit(EXIT_FAILURE)

}

printf("You wrote: %s", some_data.some_text)

if (strncmp(some_data.some_text, "end", 3) == 0)

{

running = 0

}

}

/*删除消息队列*/

if (msgctl(msgid, IPC_RMID, 0) == -1)

{

fprintf(stderr, "msgctl(IPC_RMID) failed/n")

exit(EXIT_FAILURE)

}

exit(EXIT_SUCCESS)

}

③共享内存通信

share.h

#define TEXT_SZ 2048 //申请共享内存大小

struct shared_use_st

{

int written_by_you//written_by_you为1时表示有数据写入，为0时表示数据已经被消费者提走

char some_text[TEXT_SZ]

}

producer.c

#include

#include

#include

#include

#include types.h

#include ipc.h

#include shm.h

#include "share.h"

int main()

{

int running = 1//程序运行标志位

void *shared_memory = (void *)0

struct shared_use_st *shared_stuff

char buffer[BUFSIZ]

int shmid//共享内存标识符

/*创建共享内存*/

shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666 | IPC_CREAT)

if (shmid == -1)

{

fprintf(stderr, "shmget failed/n")

exit(EXIT_FAILURE)

}

/*将共享内存连接到一个进程的地址空间中*/

shared_memory = shmat(shmid, (void *)0, 0)//指向共享内存第一个字节的指针

if (shared_memory == (void *)-1)

{

fprintf(stderr, "shmat failed/n")

exit(EXIT_FAILURE)

}

printf("Memory attached at %X/n", (int)shared_memory)

shared_stuff = (struct shared_use_st *)shared_memory

/*生产者写入数据*/

while(running)

{

while(shared_stuff-written_by_you == 1)

{

sleep(1)

printf("waiting for client.../n")

}

printf("Enter some text: ")

fgets(buffer, BUFSIZ, stdin)

strncpy(shared_stuff-some_text, buffer, TEXT_SZ)

shared_stuff-written_by_you = 1

if (strncmp(buffer, "end", 3) == 0)

{

running = 0

}

}

/*该函数用来将共享内存从当前进程中分离,仅使得当前进程不再能使用该共享内存*/

if (shmdt(shared_memory) == -1)

{

fprintf(stderr, "shmdt failed/n")

exit(EXIT_FAILURE)

}

printf("producer exit./n")

exit(EXIT_SUCCESS)

}

customer.c

#include

#include

#include

#include

#include types.h

#include ipc.h

#include shm.h

#include "share.h"

int main()

{

int running = 1//程序运行标志位

void *shared_memory = (void *)0

struct shared_use_st *shared_stuff

int shmid//共享内存标识符

srand((unsigned int)getpid())

/*创建共享内存*/

shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666 | IPC_CREAT)

if (shmid == -1)

{

fprintf(stderr, "shmget failed/n")

exit(EXIT_FAILURE)

}

/*将共享内存连接到一个进程的地址空间中*/

shared_memory = shmat(shmid, (void *)0, 0)//指向共享内存第一个字节的指针

if (shared_memory == (void *)-1)

{

fprintf(stderr, "shmat failed/n")

exit(EXIT_FAILURE)

}

printf("Memory attached at %X/n", (int)shared_memory)

shared_stuff = (struct shared_use_st *)shared_memory

shared_stuff-written_by_you = 0

/*消费者读取数据*/

while(running)

{

if (shared_stuff-written_by_you)

{

printf("You wrote: %s", shared_stuff-some_text)

sleep( rand() % 4 )

shared_stuff-written_by_you = 0

if (strncmp(shared_stuff-some_text, "end", 3) == 0)

{

running = 0

}

}

}

/*该函数用来将共享内存从当前进程中分离,仅使得当前进程不再能使用该共享内存*/

if (shmdt(shared_memory) == -1)

{

fprintf(stderr, "shmdt failed/n")

exit(EXIT_FAILURE)

}

/*将共享内存删除,所有进程均不能再访问该共享内存*/

if (shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) == -1)

{

fprintf(stderr, "shmctl(IPC_RMID) failed/n")

exit(EXIT_FAILURE)

}

exit(EXIT_SUCCESS)

}

摘自：

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